Musique, danse… Comment cerveau et corps se mettent en rythme
Lors de leur voyage vers les Kerguelen au début du siècle dernier, Raymond Rallier du Baty et son équipage ont abordé l’île Tristan Da Cuhna, alors peuplée de naufragés dont le contact avec la civilisation dépendait essentiellement de l’égarement de bateaux. Lorsque l’un des aventuriers eut l’idée de jouer de l’accordéon, il suscita des réactions inattendues de la part des insulaires. Ceux-ci, privés du son de tout instrument de musique, se mirent à danser frénétiquement lors d’un épisode décrit comme un joyeux délire par Rallier du Baty.
Loïc Damm, Université de Montpellier et Benoit Bardy, Université de Montpellier
Cet épisode rappelle que, plus qu’un élément culturel, la musique est inscrite en nous, littéralement. Et nous ignorons encore la portée réelle de son influence.
La musique nous incite au mouvement, et nous sommes capables d’accorder nos mouvements avec ses rythmes – une propension naturelle et universelle. L’élément rythmique le plus marquant que nous identifions et sur lequel nous calons nos mouvements est la pulsation (beat en anglais). La fréquence de la pulsation définit le tempo musical.
Tapoter, bouger en rythme ou bien sûr danser sont des activités qui semblent triviales, elles reposent pourtant sur une faculté essentielle : coordonner les mouvements de notre corps avec des rythmes auditifs réguliers et prédictibles. On parle de couplage entre perception et action.
Quand il s’agit d’accorder son mouvement au rythme de la musique, la précision temporelle est essentielle. Imaginez la chorégraphie d’un danseur : vous attendez une synchronisation entre musique et mouvement. En d’autres termes, fréquence du mouvement et tempo de la musique doivent converger.
Mais ce n’est suffisant. Pour que leur synchronisation soit parfaite, il faut aussi que musique et mouvement soient calés l’un sur l’autre : tout décalage étant immédiatement perceptible. Imaginez cette fois un musicien qui joue en retard par rapport à son orchestre…
Coupler perception et action
Pour aligner nos mouvements aux pulsations musicales, nous devons percevoir précisément le rythme. Ça n’a en fait rien d’évident : la richesse des informations rythmiques d’une musique trompe encore les meilleurs algorithmes spécialisés… Et nous ne sommes pas tous égaux dans ce domaine, notre formation musicale notamment joue sur nos capacités de perception et de synchronisation.
Le déchiffrage des rythmes musicaux repose sur un vaste réseau de structures cérébrales étudiées en neuro-imagerie. Plusieurs régions réagissent, et interagissent, à la présence d’une pulsation : certaines habituellement classées comme étant à dominantes « sensorielles » (comme les aires corticales auditives du lobe temporal du cerveau), d’autres à dominantes « motrices » (comme les ganglions de la base ou les aires prémotrices et motrices du lobe frontal). Elles sont impliquées à la fois au cours de l’analyse et de la perception du rythme.
Mais elles sont également activées lorsqu’un mouvement est effectué en suivant un rythme auditif… comme lorsqu’il n’y a pas de mouvement, dans une tâche de perception simple.
La vision classique de la spécialisation des aires cérébrales, en l’occurrence sensorielles et motrices, tend donc à s’évanouir lorsqu’il s’agit de percevoir un rythme ou de bouger en réponse à celui-ci.
Le mouvement induit par des stimulations auditives est un cas de couplage sensori-moteur ou de perception-action. Il peut être décrit comme le renforcement des connexions entre des zones cérébrales distinctes, depuis celles qui extraient les caractéristiques temporelles des informations auditives jusqu’à celles qui mettent en œuvre les séquences de mouvement.
Des rythmes partout dans notre corps
L’éventail des expressions du mouvement humain est plus large que ce qui est communément admis, et il est rythmique même en l’absence de stimulations auditives. Il s’étend en fait de la voix à la marche et la course, en passant par pratiquement toutes les formes de mouvements corporels les plus créatives.
Moins intuitive, la production de parole repose en effet sur l’activation de muscles qui font vibrer nos cordes vocales et en font émerger une signature rythmique ! Nous en prenons conscience pendant un discours monotone et soporifique…
La rythmicité la plus évidente reste celle de la locomotion, probablement l’activité physique rythmique la plus conservée parmi les animaux – Homo sapiens compris. Marcher consiste en une simple alternance de pas gauche et droit, par l’activation coordonnée des muscles de nos jambes.
De plus, l’anatomie de notre corps, la longueur de nos os ou la répartition de nos masses limitent la fréquence de nos mouvements, comme les caractéristiques d’un pendule déterminent l’intervalle du tic-tac d’une horloge. En biologie, les cycles, comme celui de la marche, sont maintenus dans le temps par une combinaison de mécanismes passifs (mécaniques) et actifs (musculaires).
Pour caler ce jeu délicat, la bonne coordination des muscles apparaît comme une fonction essentielle du tout système nerveux. La simple locomotion bipède, compte tenu du nombre de muscles impliqués, est une expression fascinante de leur maîtrise des rythmes. Cela est illustré par l’existence, chez les vertébrés, de réseaux de neurones (appelés réseaux locomoteurs spinaux) capables de produire des schémas d’activités musculaires, soit une activation coordonnée d’un ensemble de muscles : de tels schémas se traduisent par des mouvements structurés telle la marche.
Notre cerveau, filtre entre les rythmes intérieurs et extérieurs au corps
Notre cerveau agit également comme un filtre entre les rythmes de notre corps et ceux de notre environnement.
Sa capacité à analyser un rythme musical et à en extraire la pulsation ouvre la possibilité d’utiliser cette dernière afin de fournir un point de repère à nos mouvements, en « l’injectant » dans les zones cérébrales impliquées.
Cependant, pour se frayer un chemin dans notre système (loco-)moteur, les stimulations externes doivent répondre à certains critères. Et là, mécanique et neurophysiologie ont leur mot à dire.
La stabilité de nos rythmes propres détermine en effet les conditions d’un éventuel entraînement locomoteur : un tempo musical ne pourra nous influencer que s’il est suffisamment proche de notre cadence de marche. Dans ce cas, et à condition qu’il existe une interaction entre la locomotion et la musique (par exemple de nature mécanique ou neurophysiologique), notre cadence va converger vers le tempo de la musique : nous sommes entraînés et la synchronisation se produit.
Si l’on considère le rythme de nos mouvements, notre cerveau montre une appétence naturelle pour un tempo autour de 120 battements par minute. Notre marche serait caractérisée par 70 à 130 pas par minute par exemple. Chez les rats, pourtant plus petits et marchant à une cadence plus élevée, ce sont là encore des stimulations auditives à 120 battements par minute qui sont le plus susceptibles d’avoir une influence. Le tempo optimal pour se synchroniser avec la musique pourrait donc dépendre de constantes neurobiologiques conservées à travers les espèces.
Le rythme, un principe d’organisation fonctionnelle du cerveau
Le naturaliste Charles Darwin affirmait déjà au XIXe siècle que « la perception, sinon le plaisir, du tempo musical et du rythme est probablement commun à tous les animaux, et dépend sans aucun doute de la nature physiologique commune de leurs systèmes nerveux ». Que les mécanismes associés à sa perception puissent avoir été conservés au cours de l’évolution s’accorde bien à l’idée que le rythme, tout comme il est un aspect fondamental de la construction musicale, serait un principe d’organisation fonctionnelle du cerveau.
Ainsi, si notre espèce est capable d’une synchronisation prédictive volontaire unique aux rythmes, chez les rongeurs existe déjà une faculté de synchronisation spontanée qui pourrait en constituer un précurseur évolutif, moins poussé, certes, mais déjà présent. Sans cette faculté, nous ne serions pas capables de produire ces airs qui nous parlent si viscéralement.
L’association des neurosciences et des sciences du mouvement a permis récemment de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau sous l’influence de stimulations musicales. On l’a vu, ces dernières activent des régions cérébrales associées au mouvement, qui contribuent en retour à leur perception : notre capacité à analyser des rythmes musicaux est ainsi renforcée par le mouvement : un couplage entre la perception et l’action qui nous permet d’interagir au mieux avec notre environnement. Et nous sommes même capables d’extraire les pulsations musicales, unité de base du rythme, des sons reçus afin d’utiliser la musique pour entraîner notre mouvement en nous synchronisant à elle.
On commence seulement à comprendre l’omniprésence de ces phénomènes de synchronisation dans notre quotidien – lorsque nous applaudissons à l’unisson à la fin d’un spectacle ou que nous calons spontanément notre pas sur celui des personnes qui nous entourent dans une foule… Il revient à la science d’en objectiver les influences, comme pour la musique… Les champs d’études relatifs aux interactions sociales, à la cognition et bien d’autres encore, sont loin d’être épuisés !
Loïc Damm, Postdoctoral Researcher, Université de Montpellier et Benoit Bardy, Professeur en Sciences du Mouvement, fondateur du centre EuroMov, membre de l’Institut Universitaire de France (IUF), Université de Montpellier
Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.